有机硅为LumenFlow提高性能、 降低成本和拓展机遇

案例研究: LUMENFLOW CORP.

 LumenFlow 正在寻求一种解决方案来替代其客户机器视觉产品的现有聚碳酸酯 10° TIR（全内反射）镜片。旧的聚碳酸酯镜片为分体式系统（镜片和载体），存在部件从 LED 印刷电路板组件 (PCBA) 脱离 的质保问题。 现有镜片与特定 LED 搭配使用时，会产生窄光束角的光。然而，当与替代 LED 搭配使用时，镜片会产生发热点，且经紫外线照射后容易变黄，限制了机器视觉客户的应用新的镜片需要在范围广泛的相关色温、波长和封装尺寸内实现与聚碳酸酯镜片类似的光度性能。

替代的镜片还需: 

 • 具备紫外线稳定性和热稳定性 

 • 占据空间不到 11 平方毫米 

 • 同时支持 10° 和 25° 光束角的光学元件 

 • 拥有稳固的 LED PCBA 安装方法 

 • 将原型和工模具生产成本降到最低 

 • 支持自动装配 

解决方案

寻找解决方案期间，LumenFlow 探讨了替代设计。他们考虑了一个 具有出色性能的已知设计——由三个单独的镜片组成的系统。尽管该设计可以满足光学要求，但这意味着高于目标的工模具和装配成本， 且表面反射损失的效率低于预期。 就在那时，LumenFlow 设计团队与陶氏化学公司探讨了有机硅材料，使用这一材料的光学系统可以模制为单个复杂的部件。 与 PC、PMMA 和玻璃等现用材料相比，陶氏的获奖可塑性光学有机 硅系列可提供更高的设计自由度。即使存在复杂的底切轮廓，这些有机硅也可轻松脱模，而且无论截面厚度如何，很少甚至不会出现翘曲或收缩

LumenFlow 携手陶氏材料专家，最终选择了 SILASTIC™ MS-1002 可塑性光学有机硅来模制复合光学元件。SILASTIC™ MS-1002 有 机硅是一款双组分、快速固化的光学树脂，这款产品中选的原因是其 兼备良好的光学和机械性能。 “我们选择这款有机硅来模制独特、复杂的几何形状，使部件占据较 小的空间。由于有机硅的光学性能和出色的可塑性，我们的新光学元 件得以成为现实，”LumenFlow Corp. 总裁 Brian Zatzke 表示。

全新 LumenFlow 复合光学元件的设计特性包括： 

•  由光管沿中心连接在一起的两块镜片 -全部都在一个模制件中 

•  沿光学元件中心的窄角输出由单块镜片产生（两个表面） 

•  广角输出由两块镜片产生（四个表面） 

“我们的设计仔细考虑了光学元件的复杂轮廓、底切和表面光洁度，以及材料的脱模和固化轮廓。” Zatzke 表示，“我们在设计这款新的 光学元件时还考虑到它的其他未来用途。我们将这视为基本设计，可以为其他应用带来效益，如汽车或图像投影等。” 输入和输出光学表面都由工模具镶件定义，方便未来有更多的选择， 且无需大幅修改设计。 成效全新设计降低了 LumenFlow 客户的总体拥有成本 (TCO)。作为单个模制部件，生产得到自动化，装配时间缩短。有机硅光学元件还解决 了质保问题和关联成本。 “我们的复合光学元件不仅成本效益高，而且性能比现成的早期镜 片更高。新的光学元件可提供高强度和照度均匀的光点，‘溢散’光较 少 。” Zatzke 表示。 复合光学元件可提供 10° 和 25° 的额定 FWHM（半高全宽）光束轮 廓。该设计还适合范围广泛的 LED 占据空间。